12.7:

12.7: Wyrażanie stężenia roztworu

Name: Wyrażanie stężenia roztworu
Uploaded: 2020-09-24T15:06:50+00:00
Duration: 2 min 48 s
Description: Substancja rozpuszczona jest składnikiem roztworu, który zwykle występuje w znacznie niższym stężeniu niż rozpuszczalnik. Stężenia substancji rozpuszczonych są często opisywane terminami ja

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Expressing Solution Concentration

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

12.6: Physical Properties Affecting Solubility

Next Video

12.8: Vapor Pressure Lowering

57,957 Views

•

02:48 min

•

September 24, 2020

Substancja rozpuszczona jest składnikiem roztworu, który zwykle występuje w znacznie niższym stężeniu niż rozpuszczalnik. Stężenia substancji rozpuszczonych są często opisywane terminami jakościowymi, takimi jak rozcieńczony (o stosunkowo niskim stężeniu) i skoncentrowany (o stosunkowo wysokim stężeniu).

Stężenia mogą być oceniane ilościowo przy użyciu szerokiej gamy jednostek miary, z których każda jest dogodna dla określonych zastosowań. Molarność (M) jest przydatną jednostką stężenia do wielu zastosowań w chemii. Molarność definiuje się jako ilość substancji rozpuszczonej w liczbie moli podzieloną przez objętość roztworu w litrach:

Ponieważ objętości roztworu zmieniają się wraz z temperaturą, stężenia molowe również będą się różnić. Stężenie roztworu o identycznej liczbie substancji rozpuszczonych i rozpuszczalników, wyrażone jako molowość, będzie różne w różnych temperaturach ze względu na kurczenie się/rozszerzanie roztworu. Bardziej odpowiednie do obliczeń obejmujących wiele właściwości koligatywnych są jednostki stężeń oparte na molach, których wartości nie są zależne od temperatury. Dwie takie jednostki to ułamek molowy (wprowadzony w poprzednim rozdziale o gazach) i molalność.

Ułamek molowy, χ_A, składnika to stosunek jego ilości molowej do całkowitej liczby moli wszystkich składników roztworu:

Zgodnie z tą definicją suma ułamków molowych dla wszystkich składników roztworu (rozpuszczalnika i wszystkich substancji rozpuszczonych) jest równa jeden.

Molalność jest jednostką stężenia zdefiniowaną jako stosunek liczby moli substancji rozpuszczonej do masy rozpuszczalnika w kilogramach:

Ponieważ jednostki te są obliczane tylko przy użyciu mas i ilości molowych, nie zmieniają się one wraz z temperaturą, a zatem lepiej nadają się do zastosowań wymagających stężeń niezależnych od temperatury.

Ten tekst jest adaptacją z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 11.4: Właściwości koligatywne.

Transcript

Jeśli niewielka ilość substancji rozpuszczonej zostanie dodana do dużej ilości rozpuszczalnika, powstaje rozcieńczony roztwór. Stężenia bardzo rozcieńczonych roztworów, takich jak zanieczyszczenia metalami śladowymi w wodzie, są często wyrażane w częściach na miliard lub ppb lub w częściach na milion lub ppm.

Ppm substancji rozpuszczonej można obliczyć, dzieląc masę substancji rozpuszczonej przez masę roztworu i mnożąc razy jeden milion.

Jeśli duża ilość substancji rozpuszczonej zostanie dodana do niewielkiej ilości rozpuszczalnika, powstaje stężony roztwór.

Powszechnie stosowane jednostki obejmują jednostki względne wyrażone w procentach, takie jak: procent masy, który jest masą substancji rozpuszczonej podzieloną przez masę roztworu razy sto; procent objętości, który jest objętością substancji rozpuszczonej podzieloną przez objętość roztworu razy sto; oraz procent masy na objętość, który jest masą substancji rozpuszczonej podzieloną przez objętość roztworu razy sto.

W laboratorium jednostki te są używane wraz z frakcją molową, molowością i molalnością.

Ułamek molowy składnika i, który może być zarówno substancją rozpuszczoną, jak i rozpuszczalnikiem, to liczba moli składnika podzielona przez całkowitą liczbę moli wszystkich składników w roztworze. Jest to stosunek bez jednostek, oznaczony literą χ_i.

Molarność to liczba moli substancji rozpuszczonej w 1 litrze roztworu. Jego symbolem jest wielka litera M, a jednostkami są mole na litr.

Molalność to liczba moli substancji rozpuszczonej w 1 kilogramie rozpuszczalnika. Jego symbolem jest mała litera pisana kursywą m, a jednostkami są mole na kilogram.

W molalności bierze się pod uwagę masę rozpuszczalnika, podczas gdy w molowości bierze się pod uwagę objętość całego roztworu.

Aby przygotować 1 molowy lub 1 molowy roztwór, 1 mol substancji rozpuszczonej, takiej jak jod, rozpuszcza się w rozpuszczalniku, takim jak czterochlorek węgla.

Końcową objętość roztworu przygotowuje się do 1 litra, aby utworzyć roztwór o pojemności 1 mola.

W przypadku roztworu molowego odważa się 1 kilogram czterochlorku węgla. Biorąc pod uwagę, że gęstość czterochlorku węgla wynosi 1,59 grama na mililitr, objętość 1 kilograma rozpuszczalnika wynosiłaby 629 mililitrów.

Zatem końcowe stężenie 1 molowego roztworu w czterochlorku węgla byłoby równe 1,59 mola.